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Die Erfindung betrifft eine Elektrohängebahn mit einer Tragschiene zur Führung wenigstens eines entlang der Tragschiene beweglichen Gleiters gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Bei Elektrohängebahnen handelt es sich um schienengebundene Fördermittel mit einzelnen angetriebenen Laufwagen. Die Laufwagen bewegen sich hierbei computergesteuert und weitgehend autonom auf einem Schienensystem. Hierbei werden die einzelnen Laufwagen bzw. die Antriebe der Laufwagen über Schleifkontakte, die entlang geeigneter Stromschienen geführt werden, mit Energie und/oder Steuersignalen versorgt. Derartige Elektrohängebahnen werden beispielsweise in der Fahrzeugindustrie, insbesondere bei der Montage von Personenkraftwagen, eingesetzt. So sind Montagelinien bekannt, bei denen die Montage der einzelnen Bauelemente bzw. Baugruppen erfolgt, während sich die Fahrzeugkarosserie entlang des als Elektrohängebahn ausgeführten Förderbandes bewegt. Grundsätzlich ist es möglich, dass das Hauptmontageband und/oder Montagegruppen zur Vorgruppierung von speziellen Baugruppen eine Elektrohängebahn mit entsprechenden Laufwagen aufweist.
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Aus der
DE 10 2005 033 396 A1 eine Hängebahn bekannt, die zum Transportieren und Positionieren von Lasten oder Fertigungshilfsmitteln, insbesondere bei der Pkw-Montage, eingesetzt wird. Die Hängebahn verfügt über eine Laufschiene, die einen endlosen Schienenkreis bildet. An dieser Laufschiene sind oberhalb der Fertigungsstrecke mehrere Laufwagen angeordnet, die den zu fertigenden Pkw von einer Startposition bis zu einer Fertigungsendposition mittels einer Nachführvorrichtung selbsttätig folgen. Bei der beschriebenen technischen Lösung werden die Laufwagen zur Beförderung einzelner mobiler Stromquellen verwendet, über die die zu montierenden Pkw, insbesondere die Fahrzeugbatterien, mit elektrischer Energie versorgt werden.
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Weiterhin ist aus der
DE 20 2009 012 653 U1 ein mobiles Prüf- oder Montagehilfsgerät für die Fahrzeugmontage bekannt, das über eine Ladeeinheit mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Ladeeinheiten werden mit Hilfe von Laufwagen einer Elektrohängebahn befördert, wobei während der Bewegung des Laufwagens vom Bandende zum Bandanfang die elektrischen Energiespeicher der auf dem Laufwagen befindlichen Montagehilfsgeräte aufgeladen werden. Anschließend werden während der Bewegung des Laufwagens vom Bandanfang bis zum Bandende mittels der mitgeführten Ladeeinheit, jeweils eine Fahrzeugbatterie oder die Fahrzeugelektrik des zu montierenden, dem einzelnen Laufwagen zugeordneten Pkw mit elektrischer Energie versorgt.
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Problematisch an den aus dem Stand der Technik bekannten Elektrohängebahnen ist, dass durch Abgase und andere Luftverschmutzungen innerhalb der Montagehalle sowie gleichzeitig durch einen Abrieb der als Schleifkontakte verwendeten Schleifkohlen an den Stromschienen erhebliche Verschmutzungen, zumeist in Form schmieriger, verölter Schmutzmassen auftreten. Diese Verschmutzungen werden während der Fortbewegung eines Laufwagens zwangsläufig im gesamten Transportsystem, insbesondere entlang der Stromschiene der Elektrohängebahn und an den Schleifkontakten der Laufwagen, verteilt.
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Um diversen Vorschriften in Bezug auf Personensicherheit gerecht zu werden, muss das Transportsystem regelmäßig überprüft werden. Insbesondere darf ein Schleifenwiderstands zwischen einer schutzgeerdeten Stromschiene, dem zugehörigen Teil des Stromabnehmers und dem Laufwagen einen Höchstwert von 0,3 Ohm nicht übersteigen. Dieser Schleifenwiderstand muss daher systematisch gemessen und geprüft werden, um Bedienpersonen gegen gefährliche Spannungen zu schützen. Typischerweise sind auf der Tragschiene mehrere Stromschienen montiert, von denen einige Stromschienen zur Spannungsversorgung der Ladeeinheit und der Steuerung für den Antriebsmotor des Laufwagens genutzt werden. Da die Mitarbeiter in der Produktion beim An- und Abklemmen der Batteriekabel direkten Kontakt mit dem Laufwagen haben, darf der Schleifenwiderstand einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreiten, damit die Mitarbeiter zuverlässig gegen gefährliche Spannungen geschützt sind. Um dies sicherzustellen, erfolgt üblicherweise am Ende eines Montageabschnitts im Bereich der Elektrohängebahn eine automatische Überprüfung des elektrischen Übergangswiderstandes zwischen der schutzgeerdeten Stromschiene (sogenannten „PE-Schiene”) und dem zugehörigen Schleifkontakt des Laufwagens. Ist der Schleifenwiderstand zu hoch, dann sind Wartungsarbeiten, insbesondere ein Austausch der Schleifkohlen, erforderlich.
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Häufig kommt es bei den beschriebenen Widerstandsmessungen zu Fehlmessungen, so dass ein Laufwagen der Elektrohängebahn als fehlerbehaftet erkannt wird, obwohl der hohe Widerstand zwischen Stromschiene und Schleifkontakt nicht auf einem Defekt oder einer Abnutzung des Schleifkontaktes beruht, sondern vielmehr auf Schmutzablagerungen im Bereich der Stromschiene und/oder des Schleifkontaktes zurückzuführen ist.
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Ursache dieser Fehlmessungen sind somit häufig die verschmutzten Schleifkontakte am Laufwagen der Elektrohängebahn, die einen zu hohen Übergangswiderstand zwischen der Stromschiene und dem Schleifkontakt verursachen. Eine derartige Überschreitung des zulässigen Widerstandswertes führt letztendlich dazu, dass der entsprechende Laufwagen auf eine Reparaturstrecke ausgeleitet wird, obwohl eine Wartung, insbesondere ein Austausch der Schleifkohlen, noch nicht erforderlich ist. Da sowohl der zeitliche als auch der personelle Aufwand für eine entsprechende Ausschleusung eines Laufwagens, verbunden mit einer manuellen Überprüfung des Wagens vergleichsweise hoch ist, reduzieren unnötige Ausschleusungen von Laufwagen die Wirtschaftlichkeit einer Elektrohängebahn erheblich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrohängebahn derart weiterzubilden, dass Fehlmessungen des Widerstandes zwischen Stromschiene und Schleifkontakten der Laufwagen aufgrund von Verschmutzungen weitgehend vermieden werden. Hierbei soll die anzugebende technische Lösung mit verhältnismäßig einfachen Mitteln in die bekannten Elektrohängebahnen zu integrieren sein und zumindest keine erheblichen zusätzlichen Kosten sowie personellen Aufwand erfordern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Elektrohängebahn mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine Elektrohängebahn umfasst eine Tragschiene zur Führung wenigstens eines Laufwagens, der an dieser Tragschiene beweglich befestigt ist. Der Laufwagen ist mit einem Stromabnehmer versehen und ist entlang einer Stromschiene und einer parallel dazu verlaufenden schutzgeerdeten Schiene (sogenannten „PE-Schiene”) derart führbar, dass elektrische Energie aus der Stromschiene über den Stromabnehmer zur Steuerung des Laufwagens und über diese an den Antriebsmotor des Laufwagens übertragen wird. Der Stromabnehmer verfügt über einen ersten Schleifkontakt, der zur Übertragung elektrischer Energie entlang einer stromführenden Oberfläche der Stromschiene geführt wird; ein zweiter Schleifkontakt wird entlang der PE-Schiene geführt. Erfindungsgemäß ist im Bereich der PE-Schiene wenigstens eine Reinigungseinheit vorgesehen und derart angeordnet, dass die Reinigungseinheit zumindest zeitweise von dem Schleifkontakt passierbar ist und dass beim Passieren eine Oberfläche des zweiten Schleifkontaktes wenigstens bereichsweise von Ablagerungen befreit wird. In einer von der Anmelderin betriebenen Anlage sind sieben Stromschienen an der Tragschiene befestigt. Drei dieser Stromschienen werden zur Spannungsversorgung einer am Laufwagen befestigten Ladeeinheit genutzt. Zwei der Stromschienen werden zur Übertragung von Positionsmeldungen und Steuerbefehlen genutzt. Die restlichen beiden Schienen stellen die Schutzerdung („PE-Schiene”) bzw. einen Nullleiter („N-Schiene”) dar.
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Reinigungseinheit ein die Oberfläche der PE-Schiene zumindest in einem Bereich überragendes Reingungselement aufweist, das beim Passieren des Schleifkontaktes in Kontakt mit der Oberfläche des Schleifkontaktes kommt. Hierbei ist der Kontakt zwischen Reinigungselement und Schleifkontakt derart intensiv, dass der Schleifkontakt von Ablagerungen, insbesondere auch von schmierigen, ölhaltigen Ablagerungen, befreit wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Reinigungselement um eine Bürste und/oder ein Textilvlies, mit denen die Oberfläche des Schleifkontaktes des Stromabnehmers, der ansonsten auf der stromführenden Oberfläche der Stromschiene gleitet, von Verunreinigungen befreit wird. Selbstverständlich ist es ebenfalls denkbar, dass eine Reinigungseinheit eine Mehrzahl, vorzugsweise zwei räumlich beabstandete Reinigungselemente aufweist.
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Eine derartige technische Lösung, die sich durch Verwendung eines mechanischen Reigungselementes auszeichnet, hat gegenüber Systemen, die etwa über eine Luftdüse bzw. eine Absaugung verfügen den Vorteil, dass auch schwierige, vergleichsweise stark an der Oberfläche des Schleifkontaktes haftende Verunreinigungen von dieser Oberfläche entfernt werden. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den verwendeten Schleifkontakten typischerweise um Schleifkohlen handelt, die entlang einer aus Kupfer bestehenden oder eine Kupferschicht aufweisenden Stromschiene geführt werden.
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In einer speziellen Weiterbildung der Erfindung weist die stromführende Oberfläche der Stromschiene wenigstens eine Ausnehmung auf, innerhalb der das Reinigungselement angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Ausnehmung in Form eines Langloches ausgeführt, in das die Reinigungseinheit eingelassen und dem sie befestigt wird. Dies bietet den Vorteil, dass stets genügend Oberfläche der Stromschiene zur Verfügung steht, über die der Stromabnehmer bzw. der Schleifkontakt des Stromabnehmers mit elektrischer Energie versorgt wird.
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In vorteilhafter Weise ist das Reinigungselement in relativer Nähe vor einer Prüfstation zur Erfassung eines elektrischen Widerstandes zwischen Schleifkontakt und der stromführenden Oberfläche der Stromschiene angeordnet. Unter relativer Nähe ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Reinigungseinheit derart nahe an der Prüfstation angeordnet ist, dass es auf einer Wegstrecke zwischen Reinigungseinheit und Prüfstation nicht mehr zu Verschmutzungen des Schleifkontaktes kommt, die den Übergangswiderstand zwischen Stromschiene und Schleifkontakt erheblich beeinflussen. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen Reinigungseinheit und Prüfstation nicht größer als 1 m, was auch als unmittelbar bezeichnet werden kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert. Dabei zeigen:
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1: eine schematische Darstellung der Anordnung einer Elektrohängebahn;
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2: einen Längsschnitt durch eine Stromschiene der Elektrohängebahn;
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3: einen Querschnitt durch einen Stromschiene der Elektrohängebahn; sowie
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4: einen Längsschnitt durch einen Stromabnehmer eines Laufwagens.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Aufsicht auf ein Montageband 20 mit Montagestationen M1 bis M10, die Teil eines Kraftfahrzeug-Fertigungsprozesses bilden. Entlang dieses Montagebandes 20 ist eine Elektrohängebahn 1 angeordnet, die der Fremdspannungsversorgung von Kraftfahrzeugbatterien während der Fahrzeugmontage dient. Die Elektrohängebahn 1 umfasst eine Tragschiene 10, an der die Laufwagen 4 mit Hilfe von (in 1 nicht dargestellten) Gleitern befestigt sind. An einer Station 2 in der Montagestation M1 wird die Batterie des Fahrzeugs an eine vom Laufwagen 4 zur Verfügung gestellte Spannungsversorgung angeklemmt, und an einer Station 3 vor Ende des Bandumlaufs wird die Batterie wieder abgeklemmt. In diesem Montageabschnitt zwischen den Montagestationen M1 und M9 fahren die Laufwagen 4 der Elektrohängebahn 1 synchron mit der Bandgeschwindigkeit, also der Geschwindigkeit, mit der die zu montierenden Fahrzeugen bewegt werden.
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Die Stromversorgung der Laufwagen 4 erfolgt über mehrere Stromschienen 6, die unterhalb der Tragschiene 10 angeordnet ist. In der Elektrohängebahn 1 der 1 sind sieben Stromschienen an der Tragschiene 10 befestigt. Drei dieser Stromschienen 6 werden zur Spannungsversorgung einer am Laufwagen befestigten Ladeeinheit genutzt (3 X 230 V Wechselstrom). Zwei der Stromschienen werden zur Übertragung von Positionsmeldungen und Steuerbefehlen genutzt. Die restlichen beiden Schienen stellen eine Schutzerdung 6' („PE-Schiene”) bzw. einen Nullleiter („N-Schiene”) dar.
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3 zeigt in einer Querschnittsansicht den Aufbau der Stromschienen 6: Die Stromschiene 6 weist als wesentliche Bauteile einerseits eine seitliche Führung 18 für einen Stromabnehmer 8 des Laufwagens 4 auf, während mittig der Stromschiene 6 die stromführenden Teile 18 der Stromschiene 6 mit einer Oberfläche 14 angeordnet sind, über die elektrische Energie an den Stromabnehmer 8, insbesondere einen Schleifkontakt 7, des Laufwagens 4 übertragen wird. In seinem äußeren Bereich weist die Stromschiene 6 eine isolierende Ummantelung 17 auf.
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4 zeigt einen Längsschnitt durch den Stromabnehmer 8 des Laufwagens 4, der im Betrieb mit dem Schleifkontakt 7 die Stromschiene 6 der Elektrohängebahn 1 kontaktiert. Der Schleifkontakt 7 im oberen Bereich des Stromabnehmers 8 angeordnet und ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Schleifkohle. Diese Schleifkohle hat im Neuzustand eine Dicke von etwa 4 mm, die sich mit zunehmender Betriebsdauer durch die Reibung zwischen Stromschiene 6 und Schleifkontakt 7 stetig verringert. Um sicherzustellen, dass der Schleifkontakt 7 des Laufwagens 4 in einem betriebssicheren Zustand ist, ist an der Elektrohängebahn 1 am Ende des Fertigungsabschnittes (d. h. in Förderrichtung nach der Abklemmstation 3) eine Prüfstation 5 vorgesehen, an der der Übergangswiderstand zwischen der PE-Stromschiene 6' der Elektrohängebahn 1 und dem Schleifkontakt 7 des zugehörigen Stromabnehmers 8 des jeweiligen Laufwagens 4 ermittelt wird.
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Die Schleifenwiderstandsprüfung wird hierbei mit Hilfe eines Schutzleitermessgerätes durchgeführt. Sofern der ermittelte Übergangswiderstand einen Grenzwert von 0,3 Ω übersteigt, wird dies von der Anlage automatisch als Fehler erkannt und der entsprechende Laufwagen 4 über eine Weiche 9 in der Tragschiene 10 aus dem Fertigungsumlauf der Elektrohängebahn 1 ausgeschleust. Der als fehlerbehaftet erkannte Laufwagen 4 wird somit automatisch in eine Reparaturstrecke 11 ausgeschleust. Eine Überschreitung des Grenzwertes von 0,3 Ω für den gesamten Schleifenwiderstand des Laufwagens von der vorderen bis zur hinteren Schleifkohle wird von der Steuerung der Anlage als Störung an die Förderzentrale gemeldet. Diese Störmeldung wird dann per Funk bzw. Telefon an das Wartungspersonal weitergegeben. Daraufhin muss ein Mitarbeiter des Wartungspersonals den in der Zwischenzeit automatisch in die Reparaturstrecke 11 ausgeschleuste Laufwagen 4 überprüfen und nach abgeschlossener Überprüfung wieder in den eigentlichen Hauptförderkreis einschleusen. Um den Laufwagen 4 der Elektrohängebahn 1 wieder in den Umlauf der Anlage einschleusen zu können, wird überprüft, ob die Schleifkohlen 7 am vorderen und hinteren Teil des Laufwagens 4 einwandfrei sind. Ferner werden die Schleifkohlen 7 des Laufwagens 4 manuell mit Schleifpapier und/oder einem Lappen gereinigt. Die Einschleusung des Laufwagens 4 von der Reparaturstrecke 11 in den Umlauf erfolgt schließlich halbautomatisch. Abschließend muss die gemeldete Störung über eine Datenverarbeitungsanlage in der Werkstatt an das zentrale Produktionsüberwachungssystem gesendet werden. Die Dauer von der Ausschleusung bis zur Einschleusung bzw. der Abarbeitung eines gemeldeten Fehlers kann bis zu einer Stunde betragen.
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Ursache für die Messung eines vergleichsweise hohen Übergangswiderstands, insbesondere eines Widerstands der größer als der übliche Grenzwert von 0,3 Ω ist, sind häufig Verschmutzungen an den Schleifkontakten 7 des Stromabnehmers 8 der Laufwagen 4. Durch diese Verschmutzung entsteht ein hoher Übergangswiderstand zwischen der PE-Stromschiene 6 und dem Schleifkontakt 7, insbesondere zwischen einer in der Regel zum Einsatz kommenden Kupferschiene 6 und einer Schleifkohle 7.
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Um zu verhindern, dass Laufwagen 4 in die Reparaturstrecke 11 ausgeschleust werden, die zwar – aufgrund einer solchen Verschmutzung des Schleifkontaktes 7 – einen vergleichsweise hohen Übergangswiderstand ausweisen, die aber ansonsten ordnungsgemäß funktionieren, ist unmittelbar vor der Prüfstation 5, in der der Übergangswiderstand zwischen PE-Stromschiene 6' und Schleifkontakt 7 gemessen wird, eine Reinigungsstation 12 angeordnet, in der der Schleifkontakt 7 des Laufwagens 4 gereinigt wird. Um also zu vermeiden, dass verschmutzungsbedingt ein zu hoher Übergangswiderstand gemessen wird, der zu einer Ausschleusung des betreffenden Laufwagens 4 führt, wird vor der Messung des Übergangswiderstands eine Reinigung durchgeführt, durch die der Schleifkontakt 7 von Abrieb, Schmutz etc. befreit wird. Wenn dann bei der anschließenden Übergangswiderstandsmessung in der Prüfstation 5 festgestellt wird, dass der Übergangswiderstand einen Grenzwert überschreitet, kann davon ausgegangen werden, dass dies nicht an einer Verschmutzung des Schleifkontakts liegt, sondern dass diese Widerstandserhöhung in einer zu starken Abnutzung des Schleifkontaktes 7 begründet ist. Dann wird der entsprechende Laufwagen 4 – wie oben beschrieben – ausgeschleust, und die Schleifkohle 7 auf der Laufwagen-Reparaturstrecke 11 ausgetauscht
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2 zeigt einen Längsschnitt durch die PE-Stromschiene 6' einer Elektrohängebahn 1, in der erfindungsgemäß eine Reinigungseinheit 12 mit zwei Reinigungselementen 13 in Form von Reinigungsbürsten zur Reinigung der Schleifkontakte 7 der Laufwagen 4 vorgesehen sind. Zur Montage der Reinigungseinheit 12, bestehend aus Reinigungsbürste und Textilvlies oder aus zwei Bürsten, wird in die stromführende Oberfläche 14 der Stromschiene 6' eine Ausnehmung 15, beispielsweise durch Fräsen, eingebracht. In dieses Langloch 15 wird dann die Reinigungsbürste 13 bzw. das Reinigungsvlies eingesetzt. Das jeweilige Reinigungselement 13, Bürste oder Textilvlies, wird mit einem Überstand von etwa 2 mm gegenüber der Oberfläche 14 der Stromschiene 6' mit Hilfe von Senkschrauben derart an der Stromschiene 6 befestigt, dass die Reinigungselemente 13 fest verankert ist. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Reinigungselemente 13 vorgesehen, die beabstandet zu einander angeordnet sind, wobei eines der Reinigungselemente 13 ein Vlies und das andere eine Bürste ist. Die Reinigungsflächen der Reinigungselemente 13 haben eine Länge von etwa 20 mm und sind in einem Abstand von etwa 120 mm zueinander angeordnet.
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Wie aus 1 ersichtlich ist die Reinigungseinheit 12 unmittelbar vor dem Haltepunkt der Prüfstation 5 zur Schleifenwiderstandsmessung angeordnet. Dies führt dazu, dass sich keine oder zumindest eine wesentlich geringere Verschmutzung auf der Schleifkohle 7 und der Stromschiene 6' befindet, so dass sich der Übergangswiderstand bei der Schleifenwiderstandsprüfung nicht durch Verunreinigungen verschlechtert wird. Fehlmessungen können so besonders effektiv vermieden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005033396 A1 [0003]
- DE 202009012653 U1 [0004]
